DE439350C - Verbrennungskraftmaschine mit gegenlaeufigen Kolben - Google Patents

Verbrennungskraftmaschine mit gegenlaeufigen Kolben

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DE439350C
DE439350C DEC35048D DEC0035048D DE439350C DE 439350 C DE439350 C DE 439350C DE C35048 D DEC35048 D DE C35048D DE C0035048 D DEC0035048 D DE C0035048D DE 439350 C DE439350 C DE 439350C
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piston
pistons
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combustion engine
cylinder
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DEC35048D
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HINRICH CORDES
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HINRICH CORDES
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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01BMACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B7/00Machines or engines with two or more pistons reciprocating within same cylinder or within essentially coaxial cylinders
    • F01B7/02Machines or engines with two or more pistons reciprocating within same cylinder or within essentially coaxial cylinders with oppositely reciprocating pistons
    • F01B7/14Machines or engines with two or more pistons reciprocating within same cylinder or within essentially coaxial cylinders with oppositely reciprocating pistons acting on different main shafts
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/28Engines with two or more pistons reciprocating within same cylinder or within essentially coaxial cylinders

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Description

  • Verbrennungskraftmaschine mit gegenläufigen Kolben. Die Erfindung bezieht sich auf eine Vurbrennungskraftmaschine mit gegenläufigen Kolben, von denen der eine die doppelte Hubzahl des anderen besitzt und deren Hubräume sich überschneiden.
  • Die bisher bekannten Maschinen dieser Art haben bedeutende Energieverluste. Diese ,nistehen. weil der Ansaugeraum im Zylinder größer ist als der Expansionsraum, dadurch, daß die verbrannten Gase sich nur unvollkommen ausdehnen und daher mit hoher Endspannung und starkem Auspuffgeräusch ins Freie treten, sowie dadurch, daß die angesaugte frische Luft mit den heißen Rückständen der Vorperiode vermischt wird, wodurch die Temperatur des ganzen Prozesses höher wird und der Verdichtungsraum größer sein muß als bei reiner, kühler Ladung.
  • Bei den bekannten Maschinen leistet außerdem beim Expansionshub nur der eine Kolben Nutzarbeit, während der andere sich dem Explosionsdruck entgegen bewegt.
  • Demgegenüber besteht die neue Erfindung darin, daß die Kolben bei der Expansion gegenläufig sind und an ihrem Ende hvide Kolben in ihrem äußeren Totpunkt stehen, während am Ende der Einsaugperiode der eine Kolben im äußeren Totpunkt und der andere Kolben im inneren Totpunkt steht.
  • Eine weitere Erfindung besteht darin, daß die mit halber Umdrehungszahl laufende Kurbel bei Stellung der Kolben in den genannten Totpunktlagen um einen geringen Winkel vor- oder nacheilt.
  • Neu ist auch, daß der eine der beiden bei der Expansion gegenläufigen Kolben durch den Boden eines frei schwingenden Zylinders gebildet wird, dessen Ein- und Aüslaßöffnung durch Gleiten des Zylinders auf einem feststehenden Sc'hieberspiegel gesteuert wird.
  • Hauptzweck des zweiten Kolbens ist beim Erfindungsgegenstand die Ermöglichung einer weitgehenden Expansion in kürzester Zeit und damit Einschränkung der Erhitzung der Zylinder und höchstmögliche Ausnutzung -des Brennstoffes.
  • Die Erfindung läßt sich in verschiedener Weise ausführen. Sie ist in der Zeichnung beispielsweise in einer Ausführungsform veranschaulicht, und zwar zeigt Abb. i in vier Stellungen eine schematische Darstellung der Kolbenlagen bei Anwendung zweier gegenläufiger Kolben.
  • Abb.2 zeigt das Kolbendiagramm mit den Zugehörigen Kolbenlagen.
  • Abb.3 zeigt eine andere Ausführung der Maschine schematisch in vier Kolbenstellungen mit schematischer Darstellung der Steuerungsöffnungen.
  • Aus Abb. i ist ersichtlich, daß im Zylinder a zwei gegenläufige Kolben b, b1 angeordnet sind, die mittels der Pleuelstangen c, c, unmittelbar auf die zugehörigen Kurbelwellen d, d1 arbeiten. Die Kurbelwellen d, dl besitzen verschiedene Umdrehungszahlen, und zwar 'im Verhältnis von 7-:1, und sind durch Übersetzungsmittel, beispielsweise Kettenverbindung e, verbunden. Durch diese zwangläufige Kupplung wird erreicht, daß auf eine Umdrehung der Welle d eine halbe Umdrehung der Welle d1 kommt. Die beiden Kolbenhübe können gleich oder verschieden sein.
  • In Abb.2 ist das Zusammenarbeiten der beiden Kolben in einem Kolbendiagramm veranschaulicht. In diesem Diagramm sind die Wege der beiden Kurbeln auf der Abszisse und die entsprechenden Kolbenstellungen auf der Ordinate abgetragen. Man sieht, daß durch diese Anordnung sich die Hubräume der beiden Kolben, was auch aus der schematischen Darstellung nach Abb. i ersichtlich ist, überschneiden, d. h. die Kolbenwege beider Kolben liegen teilweise ineinander. Aus d--m Diagramm sowie auch aus den Abbildungen ist ersichtlich, daß die Kurbel dl in bezug auf ihre symmetrische Stellung zu Kurbeld etwas voreilt. Eine solche Vor- oder Nacheilung erscheint im Diagramm -(Abb.2) als Phasenverschiebung der wellenförmigen Kolbenbahnen. Am Ende der Auspuffperiode ist dadurch die Kolbenba,!hn bi sehr nahe an Kolbenbahn b herangeschoben; -die beiden Kolben kommen also sehr nahe zusammen, so daß die Verbrennungsrückstände fast gänzlich entfernt werden. Andererseits bleibt am Ende der Verdichtung ein Raum für das verdichtete Gemisch. Ohne Phasenverschiebung wäre der Raum am Ende der Ausströmung gleich dem Verdichtungsraum wie bei gewöhnlichen Motoren, die Abgase würden also nicht nahezu restlos aus dem Zylinder entfernt werden. Am Ende der Kompression laufen annähernd 25° vor der inneren Totpunktstellung der Kurbel d beide Kolben eine kurze Zeit mit annähernd gleicher Geschwindigkeit in derselben Richtung. Der Verbrennungsraum wird dadurch länger in konstanter Größe gehalten, als es in gewöhnlichen Maschinen bei gleicher Umdrehungszahl der Fall ist, so daß den Gasen Zeit gegeben ist, bei annähernd gleichbleibenden Volumen zu verbrennen. Dieser Umstand macht die Maschine besonders für hohe Umdrehungszahlen geeignet. Die Expansion des entzündeten Gemisches erfolgt während einer halben Umdrehung der Kurbelwelle d. Die Gase expandieren hier also während eines Kolbenhubes .auf ein mehr als doppelt so großes Volumen als bei anderen Maschinen. Bis zu der bisher üblichen Ausdehnung ist also etwa nur die Hälfte der Zeit erforderlich. Das bedeutet eine Verminderung der während der Ausdehnung an die Wandflächen abgegebenen Wärme, welche der Zeit der Einwirkung der heißen Gase auf die umgebenden Flächen proportional ist. Da die heißen Gasrückstände, wie aus dem Diagramm ersichtlich, fast vollständig entfernt werden, so herrscht während des Ansaugens fast Außentemperatur im Zylinder. Die Folge davon äst eine- bessere Ansaugung und eine geringere Anfangs-und damit auch Endtemperatur der Verdichtung. Außerdem kann der Verdichtungsraum etwas kleiner gehalten werden wegen des geringeren Volumens der weniger heißen Füllung und weil der Teil dieses Raumes, der sonst von Rückständen eingenommen wird, fortfällt. Die hierdurch erzielte Ersparnis an wärmeverzehrender Fläche wirkt wiederum günstig auf den Wirkungsgrad ein.
  • Bei der in Abb.3 schematisch dargestellten Ausführungsform der Erfindung wird der eine Kolben durch den Boden f eines frei schwingenden Zylinders g gebildet, der unmittelbar mittels der Stangen lt mit der Kurbel dl verbunden ist. Der Kolben b ist mittels der Pleuelstange c mit der Kurbel d verbunden. Die beiden Kurbeln haben die gleiche Drehrichtung.
  • Die Steuerung des Ein- -und Auslasses erfolgt unmittelbar durch eine Zylinderöffnung i, die vor einer mit Schlitzöffnungen k, k1 versehenen Gleitfläche arbeitet. Der Zylinder selbst ist an seinem offenen Ende mittels seitlicher Zapfen t geradlinig in einer Gleitbahn m geführt. Auch hier sind beide Wellen d, dl zwangläufig miteinander gekuppelt, so daß auf eine Umdrehung der Welle d eine halbe Umdrehung der Welle dl kommt.
  • Die vier Stellungen der beiden Kurbeln sind in Abb. 3 veranschaulicht.
  • Stellung I ist kurz vor Beendigung des Auspuffes, Stellung II zeigt Kolben und Zylinder am Ende des Einsaugens, in Stellung Ill tritt die Zündung ein, und d?e Expansion bat begönnen, die in Stellung IV beendet ist.
  • Auch für diese Ausführung trifft das Diagramm nach Abb. 2 zu.
  • Wenn die Kurbeld auf dem inneren Totpunkt steht (Stellung I), so steht die Kurbel dl ungefähr 9o° zum Totpunkt oder eilt aus dieser Stellung etwas vor. Durch diese Voreilung ergibt sich die Möglichkeit, Zylinder und Kolbenboden am Schluß des Auspuffes, nachdem die Kurbel d den inneren Totpunkt um etwa 25° überschritten 'hat, so nahe zusammenzuführen, wie es die Rücksicht auf die Sicherheit der Maschine zuläßt. Auf diese Weise werden die Abgase nahezu vollständig entfernt, so daß der Zylinder am Ende des Ansaugehubes mit reiner Ladung gefüllt ist.
  • Die Steuerung entspricht ungefähr dem ventillosen Zweitaktmotor, indem die Ein- und Auslaßöffnung i in ellipsenähnlicher Bahn vor einer Gleitbahn bewegt und gegen diese abgedichtet ist, was beispielsweise durch ein kurzes, mit Kolbenringen versehenes Rohr geschehen kann. - Die öffnung i gleitet während des Auspuffs über den in der Gleitbahn befindlichen Schlitz k, an den sich das Auspuffrohr anschließt, so daß die verbrannten Gase ungehindert auf geradem Wege entweichen können. Während des Einsaugens greift die Zylinderöffnung i über den Schlitz k1, an den die Gemischleitung angeschlossen ist. Nachdem die öffnungi die Aus- und Einlaßschlitze passiert hat, werden diese durch eine am Zylinder befindliche Gleitplatte, die in der Zeichnung nicht veranschaulicht ist, abgeschlossen.
  • Ein weiterer Vorteil ist der, daß während des Arbeitshubes die verlängerte Zylinderachse nicht durch die Welle d hindurchgeht (s. Stellung 11I), sondern daß sie sich mehr dem Kurbelzapfen nähert. Die Folge davon ist ein geringerer Seitendruck des Kolbens auf die Zylinderwand.

Claims (3)

1'ATENTANSruüc-iiE: i. Verbrennungskraftmaschine mit gegenläufigen Kolben, von denen der eine die doppelte Hubzahl des arideren besitzt und deren Hubräume sich überschneiden, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben bei der Expansion gegenläufig sind und an ihrem Ende beide Kolben (b, b1) in ihrem äußeren Totpunkt stehen, während am Ende der Einsaugperiode der eine Kolben (b) im äußeren Totpunkt und der andere Kolben (b1) im inneren Totpunkt steht.
2. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß die mit halber Umdrehungszahl laufende Kurbel (dl) in den im Anspruch i genannten Stellungen der Kolben um einen geringen Winkel vor- oder nacheilt.
3. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der eine der beiden bei der Expansion gegenläufigen Kolben durch den Boden (f) eines frei schwingenden Zylinders (g) gebildet wird, dessen Ein- und Auslaßöffnung (i) durch Gleiten des Zylinders auf einem feststehenden Schieberspiegel gesteuert wird.
DEC35048D 1924-06-27 1924-06-27 Verbrennungskraftmaschine mit gegenlaeufigen Kolben Expired DE439350C (de)

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DEC35048D Expired DE439350C (de) 1924-06-27 1924-06-27 Verbrennungskraftmaschine mit gegenlaeufigen Kolben

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DE (1) DE439350C (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2420779A (en) * 1944-04-10 1947-05-20 Carl L Holmes Opposed piston engine
EP0013776A1 (de) * 1979-01-12 1980-08-06 van Hoeven, Wilhelmus Johannes Kombi-Takt- und Kombi-Wellen-Brennkraftmaschine

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2420779A (en) * 1944-04-10 1947-05-20 Carl L Holmes Opposed piston engine
EP0013776A1 (de) * 1979-01-12 1980-08-06 van Hoeven, Wilhelmus Johannes Kombi-Takt- und Kombi-Wellen-Brennkraftmaschine

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